[发明专利]一种微光超快高重频成像探测装置与方法

权利要求书

1.一种微光超快高重频成像探测装置，其特征在于：包括光学信号接收导入组件、依次设置在光学信号接收导入组件后方的像增强器、耦合组件、CCD、CCD成像及信号处理模块；还包括用于控制像增强器的触发控制单元；

待测微光超快光源或现象发射出的光学信号穿过光学信号接收导入组件，在像增强器阴极打开时，利用像增强器微通道板对光学信号进行放大，放大后的光学信号到达像增强器的荧光屏，利用荧光屏的余辉使得光学信号在像增强器的荧光屏有一定的延迟时间；

所述CCD成像及信号处理模块包括依次连接用于完成高帧频大面阵CCD驱动信号产生和输出的CCD驱动板、高帧频大面阵CCD输出视频信号处理的AD转换板、高帧频大面阵CCD多路输出信号拼接的数据处理板、图像传输与指令接收解析执行的接口板；

所述触发控制单元包括光电倍增管、信号逻辑判读单元、像增强器电源与控制模块；所述光学信号通过光电倍增管传入信号逻辑判读单元，再通过接口板将外触发信号传递到像增强器电源与控制模块以控制像增强器开门时间；

所述接口板分别与电源模块和用于采集数据的采集卡及用于分析数据的计算机连接；

所述光电倍增管为单光子灵敏光电倍增管；

所述信号逻辑判读单元的外触发脉冲生成时间小于50nS；

所述耦合组件为光锥耦合组件或中继镜耦合组件；

所述CCD为高帧频大面阵CCD。

2.根据权利要求1所述的微光超快高重频成像探测装置，其特征在于：所述光学信号接收导入组件为镜头或光纤束。

3.根据权利要求1所述的微光超快成像探测装置，其特征在于：所述耦合组件在入射光下限小于10个光子，动态范围超过1000的情况下为光锥耦合组件；所述耦合组件在入射光下限超过100光子，动态范围小于100的情况下为中继镜耦合组件。

4.基于权利要求1所述的一种微光超快高重频成像探测装置的探测方法，其特征在于：具有以下步骤：

1】根据待测微光超快光源或现象的光学属性设定微光超快高重频成像装置的工作模式、像增强器增益、像增强器开门时间、CCD曝光时间和CCD增益；

1.1]当像增强器的触发控制单元处于关闭时，所述微光超快成像探测装置处于连续工作模式；

1.2]当像增强器的触发控制单元处于开启时，所述像增强器处于阴极常开模式或阴极常关模式；

2】待测微光超快光源或现象发射出的光学信号穿过光学信号接收导入组件的同时被单光子灵敏的光电倍增管接收，经信号逻辑判读单元产生外触发信号，像增强器和CCD按照设定工作模式的时序关系完成阴极开门和CCD曝光操作；

3】待测微光超快光源或现象发射出的光学信号穿过光学信号接收导入组件，在像增强器阴极打开的情况下，利用像增强器微通道板对光学信号进行放大，放大后的光学信号到达像增强器的荧光屏，利用荧光屏的余辉使得光学信号在像增强器的荧光屏有一定的延迟时间；

4】放大并延时后的光学信号通过耦合组件到达CCD；

5】CCD曝光后产生视频信号，由CCD成像及信号处理模块进行信号整理输出后，由采集卡完成高灵敏高帧频大面阵CCD输出信号的采集。

5.根据权利要求4所述的微光超快高重频成像探测方法，其特征在于：所述步骤5，先利用采集卡上的串口和计算机上的串口，分别与像增强器电源与控制模块及CCD成像及信号处理模块进行通信，完成工作模式设置、像增强器增益调节、像增强器开门时间、CCD曝光及增益调节；然后计算机对采集卡进行配置，通过调用驱动程序与采集卡进行数据交互，CCD成像与信号处理模块输出图像的同时，以帧同步信号作为采集卡触发信号，通知采集卡进行图像采集。